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新基建:5G产业链中的关键角色

云锋金融 · 2020-04-01
国运与机遇

编者按:本文来自微信公众号“云锋金融”(ID:majikwealth),作者:云锋金融,36氪经授权发布。

云锋导读

“新基建“概念是2018年底中央经济工作会议提出的“新型基础设施建设”,主要包括七个领域:5G 基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能和工业互联网。

相对于“铁公基”的传统基建,新基建是着力于科技端的基础设施建设,不仅能够对疫情带来的损失起对冲作用,更奠定了经济结构转型的基础,为中国经济长远发展铺上道路。

据新华社3月31日消息,工信部将加快推进5G网络建设进度,预计年底全国5G基站数超过60万个。

云锋金融精选5G产业链中五个关键角色,为您揭开它们背后的神秘面纱与投资机会。

根据中国信息通信研究院发布的《5G经济社会影响白皮书》数据显示:2030年,在直接贡献方面,5G带动的总产出和经济增加值分别为6.3万亿元和2.9万亿元;在间接贡献方面,5G带动的总产出和经济增加值分别为10.6万亿元和3.6万亿元。

5G 的直接和间接经济产出(亿元)

数据来源:中国信通院

在1G到4G的通讯历史中,中国的通讯建设基本在跟风学习(可参见往期文章《5G之争》)。但此次5G建设,中国是全球第一批商用阵营,成为通讯的全球引领者之一。中国有着庞大的市场规模和成本优势,在技术竞争的国际背景下,国产替代趋势难以阻挡,中国5G产业链有望在这个时代爆发出巨大潜力,完成“质”和“量”的提升。

5G产业链角色众多,本文将从运营商开始,梳理5G产业链中的关键角色。

一、运营商:产业驱动者

如同水电高速等国有基础设施企业收取设施使用费用一般,运营商负责建设覆盖全国的网络,并通过服务的形式卖给用户,用户根据自身使用的业务量(分钟数,短信条数,流量)进行付费。

国内通信行业上而下的推动力强,发展速度迅猛。目前国内通信基站数量全球第一,基站密度全球第二,光纤渗透率也高达90%以上,位居全球第一。其中离不开国家政策对运营商的引导。

中国的无线电频谱资源属于国家所有,除部分特殊行业专用频率,主要分配给电信运营商来为公众提供通信服务,垂直行业获得专用频谱难度较大。

运营商掌握我国通信频谱资源,是垂直行业应用5G网络无法绕开的环节。从1G到4G再到5G,信息高速公路越修越快,在一定程度上是中国政策导向的结果。也正是因此,很多时候运营商需要配合政策把网络覆盖到的农村等偏远地区,实现真正的全民互联网时代。

5G时期运营商掌握频谱资源,各垂直行业5G应用需通过运营商赋能数字化、信息化变革。运营商是5G时代垂直行业应用的核心受益者之一,同时也是5G中上游产业链需求的驱动者之一。

2019年三大运营商无线侧总开支计划为1396亿元,同比增长19%。5G时代开启,资本开支将持续上升,提高5G产业链规模的天花板。

相关港股上市公司:中国移动(0941.HK)、中国电信(0728.HK)、中国联通(0762.HK)

二、设备商:中国技术崛起

独木难成林,运营商提供服务,还需要设备商提供技术和设备。

通讯设备可以理解为一种进行信息交换的设备,通讯设备制造商则是研发、生产、维护通讯设备的企业。中国很多通讯设备制造商,比如华为、中兴通讯、大唐等通讯设备制造商。

中国通讯行业属于自上而下驱动,国家推动下发展迅猛。在这样的背景下,以华为和中兴通讯为代表的国产通信设备商发展壮大,并逐渐进入国际第一梯队。

5G时代迎来了运营商ICT转型和融合,全球设备厂商数量从2G的14-15家,下降至3G时代的6-7家,目前只剩下4家(华为、爱立信、诺基亚和中兴四家)。

4家设备商中以华为产业链布局最广,不仅涉及5G、还包括AI、云、车联网、芯片开发以及物联网,其他三家在产业布局上稍逊。了解中国设备商,先了解华为。关于华为,可参见我们往期文章(《华为,从代销商到大国重器》)。

相关港股上市公司:中兴通讯(0763.HK)

三、基站和基站天线:高速公路的基础设施

基站是移动通信运营商投资的重要部分,也是设备商大量参与的关键部分。3月10日,中国电信和中国联通分别在各自采购招标网发布了“2020年5G SA新建工程无线主设备联合集中采购项目集中资格预审公告”,采购规模预估为25万站。

5G基建分为四个阶段,规划期、建设期、运营期、应用期。当前中国处于5G的建设期,大规模基站建设必不可少。按照1个5G基站25万元的投资额测算,三大运营商接近50万站的新增投资额将总计达到1250亿元。据中国信通院预测,5G网络建设将进入大规模投入期,到2025年我国5G建网投资将达到1.2万亿元。

5G建设周期图

来源:中国电信5G技术白皮书

为什么运营商要花重金采购基站?基站又是什么?(详见往期文章《谁是5G时代的基站龙头?》)

移动通信基站是移动通信中最关键的基础设施。基站分为宏基站和微基站。宏基站是我们室外经常看到的竖着天线的铁塔,信号覆盖范围较大,同时功率和辐射也较高。微基站较小,覆盖范围虽小,但辐射也小。

5G网络频率要比4G快得多,但频率越高,衰减得也会越快,若要满足5G的低延时高速率,就需要更加密集的5G基站。

5G基站无线主设备由BBU(基带处理单元)和AAU(有源天线单元)组成,比如一个宏站包含三个AAU和一个BBU。BBU主要负责基带数字信号处理,比如调制/解调、信道编码/解码等。AAU主要由DAC(数模转换)、RF(射频单元)、PA(功放)和天线等部分组成,主要负责将基带数字信号转为模拟信号,再调制成高频射频信号,然后通过PA放大至足够功率后,由天线发射出去。

天线是一种变换器,它把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换,也就是发射或接收电磁波。通俗点说,无论是基站还是移动终端,天线都是充当发射信号和接收信号的中间件。

在5G通信中,Massive MIMO(multiple-in multiple-out)大规模多进多出技术是个关键。Massive MIMO是为了极大地提高信道容量,在发送端和接收端都使用天线阵列在收发之间构成多个信道的天线系统。

正如我们买路由器,多天线的路由器往往信号强,穿墙效果更好。妈妈再也不担心我们蹲厕所玩手机时收不到信号。

5G基站同样是这个道理,Massive MIMO的多天线系统让5G的高数据速率成为可能。采用了多天线的5G基站天线不再是我们印象中宏基站上笔直的数根天线,而是一整个密密麻麻的天线阵列。

天线阵列

图片来源:雷锋网

总之,基站天线是基站设备与终端用户之间的信息能量转换器,需求主要来自运营商和设备商,5G需要使用较高频段,基站数量增加将带动基站天线需求量增长。受需求量和技术结构升级影响天线预计量价齐升。

相关港股上市公司:中国铁塔(0788.HK)、京信通信(2342.HK)、摩比发展(0947.HK)

四、光纤光缆:高速通讯的关键

光纤光缆是光通信产业链的核心部件之一。但光通信是有线通信,5G是移动通信,为什么我们说到5G,还得提到光通信?

事实上,5G的骨干网、承载网以及基站与基站之间的连接都离不开光通信。光通信可以说是电信网发展速率和成本的关键点,对5G商用部署至关重要。

光通信听起来高大上,但我们在日常生活中就早有接触。我们去办宽带时,想必会在传单上看到名为“光纤宽带”那一项。

区别于电信号传播,光纤通信利用光波为载波,通信容量大,传输距离远,一根光纤的潜在带宽可达20THz,采用这样的带宽,只需一秒钟左右,即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。

光通信说简单点,主要分两块,一块是完成光电转换及光路控制的光器件/模块部分,一块就是连接这些光通信器件的光纤光缆。

光纤光缆具有容量大、中继距离长、保密性好、不受电磁干扰和节省铜材等优点,是传输建设的关键。

5G基站的密集组网,需要应用大量的光纤光缆,对光网络提出了更大的需求和更高的标准。根据CRU报告,预计至2021年全球及中国光缆需求量将分别达到6.17亿芯公里和3.55亿芯公里。

并且5G部署频段相对较高,将会采用“宏基站+小基站”超密集组网的方式来实现基本的覆盖。中国联通网络技术研究院无线技术研究部预计5G宏基站数量为4G基站的2倍以上,小基站数量为4G宏基站的2-3倍。基站数量的倍增将催生5G承载网对光纤光缆资源的大量需求。

相关港股上市公司:长飞光纤光缆(6869.HK)、俊知集团(1300.HK)

五、光模块:迎来质与量的爆发时代

光通信中另一个关键的器件便是光模块。

光模块是光纤通信系统中重要的器件,由光电子器件、功能电路和光接口等组成,光电子器件包括发射和接收两部分。

简单说,光模块的作用就是光电转换,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号,主要用在交换机或路由器设备上。

5G时代的一大特征就是海量数据,也就是说前传部分的流量将上升,对带宽需求的扩大也是自然而然的事情。光模块便是解决这一需求的关键。

5G时代对于光模块的数量和速率都有了新的需求。

首先是数量问题,基站的RRU(射频拉远模块)需要用光模块,而基站数量在5G时代会爆发出来,新基站的建设加上基站的改造将会提升对于光模块市场的整体需求。此外新形态基站AAU和基带处理单元BBU-DU之间光纤连接是5G新增部分为光模块需求添加增量,数量暴增如同箭在弦上。

然后是速率问题,光模块升级历程是10GE→25GE→50GE→100GE,对应速率40Gbit/s→100Gbit/s→200Gbit/s→400Gbit/s。5G时代特性对光模块速率要求有了更高要求。

这里就得提到通讯接口协议,CPRI(Common Public Radio Interface)和eCPRI。CPRI的数据压缩率是1:3.2,eCPRI则是1:10。数据压缩率大,失真也大,效果就不好。反之,数据压缩率小,效果更好。但问题是,数据压缩小,意味着需要更高速率的光模块来弥补数据传输量。换句话说,想要数据又快又好,就得用CPRI搭配100G的光模块。因此,光模块企业将技术升级到100G是大势所趋。

市场规模上,以建设初期每年建设45万座基站,根据CRAN(分布式无线接入网)部署测算,前传网、接入层、汇聚层和核心层新增光模块需求分别为90万、18万、7万和0.3万只。

光模块正面临一个最美好的量价齐升时代。需求暴增,品质提升,无论是出货量还是盈利能力都将再上数个台阶。

相关港股上市公司:昂纳科技集团(0877.HK)

结语

如今的世界,疫情席卷全球,美股暴跌千点下,金融危机的脚步渐进。欧洲哀鸿遍野,复苏的脚步戛然而止。OPEC谈判破裂,油价一泻千里。风声鹤唳之下,全球经济似乎要开启危机模式,中国又如何独善其身?

中国已从依靠体力和劳力生存的青年走到了必须依靠核心实力才能立足脚跟的而立之年。在内忧外患之下,如何进行经济转型,已然是持续发展的关键。

新基建如今不仅是对冲诸多负面冲击的手段,也是引领中国经济转型,走向未来的道路。5G作为新基建的主力,有望在政策引导下,打开整个通信产业链的天花板。

5G时代,从下游的运营商到上游的电子元器件厂商也许将迎来又一个春天。

这个春天不仅温暖着中国5G产业的崛起之旅,更预示着中国破茧成蝶的国运前途。

Reference: 

《5G基站架构及部署策略探究》,尹树仁

《5G通信技术解读|大规模天线阵列技术》,雷锋网

《5G承载光模块白皮书》,IMT2020推进组

《CPRI vs eCPRI |difference between CPRI and eCPRI used in 5G》, RF Wireless World

《2018年全球光纤光缆行业市场报告》,英国商品研究机构CRU

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